1、PISA測(cè)試與科學(xué)素養(yǎng)的提升PISA試題往往是通過簡(jiǎn)單的情景入手,使問題逐漸深化,學(xué)生擁有很大的解答空間.但隨著問題的深化,對(duì)學(xué)生考查力度不斷加大,測(cè)試過程便成了學(xué)習(xí)和提升科學(xué)素養(yǎng)的過程.佛山市三水區(qū)龍坡中學(xué)初三四班葉子強(qiáng)同學(xué)在談參加PISA測(cè)試的感想時(shí)寫道：“當(dāng)我翻開試卷時(shí),馬上目瞪口呆,實(shí)在找不到與我腦中知識(shí)有關(guān)的問題,考查的大多是源于生活、貼近于生活的東西,幸好提供了充足的材料,這就考驗(yàn)了我的閱讀分析水平.外表上看問題似乎稀奇乖僻,其實(shí)問題就蘊(yùn)藏在材料之上,只要認(rèn)真閱讀材料,結(jié)合實(shí)際情況加以思考,就不難找出問題的答案.一、PISA考查學(xué)生識(shí)別問題和科學(xué)解釋現(xiàn)象的水平根據(jù)PISA評(píng)價(jià)框架,

2、科學(xué)素養(yǎng)主要包括：應(yīng)用科學(xué)知識(shí)識(shí)別問題,獲取新知識(shí),科學(xué)地解釋現(xiàn)象,并基于證據(jù)給予與科學(xué)有關(guān)的問題以相應(yīng)的結(jié)論；理解科學(xué)作為人類知識(shí)和探究的一種形式的典型特征；意識(shí)到科學(xué)和技術(shù)如何塑造了物質(zhì)、精神和文化環(huán)境；科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估所涉及的主要是物理系統(tǒng)、生命系統(tǒng)、地球和空間系統(tǒng)的學(xué)科知識(shí),考察學(xué)生識(shí)別科學(xué)問題、解釋科學(xué)現(xiàn)象、使用科學(xué)證據(jù)進(jìn)行科學(xué)探究等方面的水平.其中識(shí)別問題是我們教育中很少提及又默認(rèn)學(xué)生沒有問題的問題,實(shí)際上用科學(xué)知識(shí)識(shí)別問題也是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)程度的一種表達(dá).在PISA測(cè)試過程中,以上內(nèi)容通過在學(xué)生熟悉范圍內(nèi)的情景為媒介,通過設(shè)置各類相關(guān)的問題進(jìn)行考查.例1,衣服2006科學(xué)一組英國(guó)科學(xué)家

3、正在研制“智能衣服,以幫助殘疾兒童“說話.這些兒童穿上由特殊電子布料連接上語(yǔ)言合成器所制成的背心,只要輕拍接觸感應(yīng)器式的材料,就能讓人明白他們的意思.這種材料由普通布料和一種能導(dǎo)電的含碳纖維的靈巧網(wǎng)絲組成.當(dāng)布料受壓,通過導(dǎo)電物料的信號(hào)會(huì)被轉(zhuǎn)化,電腦晶片能夠找出導(dǎo)電來源,然后,啟動(dòng)相連的電子儀器.這個(gè)電子儀器只有兩個(gè)火柴盒般大小.其中一位科學(xué)家說：“這項(xiàng)創(chuàng)造的聰明之處,在于如何編織布料,并怎樣通過它傳遞信號(hào).而且這種導(dǎo)電網(wǎng)絲可以編織在現(xiàn)成的布料上,別人并不會(huì)看到它的存在.這種材料可以用水清洗而不會(huì)損壞,可以包裹東西,或者揉成一團(tuán).該科學(xué)家又說,這種材料可以大量生產(chǎn),本錢廉價(jià).1問題1:文章中所

4、說的情況,哪一樣可以在實(shí)驗(yàn)室里通過科學(xué)探究來測(cè)試？請(qǐng)就每項(xiàng)圈出“是或者“否.答案：是,是,是,否.問題2:假設(shè)要測(cè)試布料是否導(dǎo)電,你需要用以下哪一種實(shí)驗(yàn)室儀器？A.伏特表B.光源箱C.千分尺螺旋測(cè)微器D.聲強(qiáng)計(jì)答案：A點(diǎn)評(píng)：本單元問題1是按復(fù)合多項(xiàng)選擇題的形式以特殊衣服為切入點(diǎn),通過科學(xué)探究的方法考查學(xué)生識(shí)別科學(xué)問題的水平,讓學(xué)生在眾多信息中選擇、收集、綜合、推理和判斷.問題2屬于單項(xiàng)選擇題,通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器考查學(xué)生科學(xué)解釋水平,屬枝術(shù)系統(tǒng)類知識(shí)內(nèi)容.這兩問在考查方式和方法及考查過程方面對(duì)科學(xué)教育有諸多啟示.二、PISA往往從簡(jiǎn)單情景入手并使問題不斷深化PISA試題注重提煉各學(xué)科課程的內(nèi)在聯(lián)系

5、,充分開掘?qū)W科知識(shí)的內(nèi)涵,在將學(xué)科知識(shí)作為思考材料和介質(zhì)的同時(shí),展示學(xué)科知識(shí)廣泛應(yīng)用的工具作用.2命題者把科學(xué)素養(yǎng)分為較低或較高.較低的科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生能夠回憶簡(jiǎn)單的科學(xué)事實(shí)知識(shí),并且能使用廣義的科學(xué)知識(shí)得出評(píng)價(jià)結(jié)論.較高素養(yǎng)的學(xué)生能創(chuàng)造并使用概念模型做預(yù)測(cè)并給予解釋,分析科學(xué)調(diào)查,將數(shù)據(jù)作為論據(jù)對(duì)同一現(xiàn)象作不同解釋和評(píng)價(jià).龍坡中學(xué)一位學(xué)生寫道：“PISA著重于應(yīng)用及情景化問題,受測(cè)學(xué)生必須自己組織答案,試題能深入檢測(cè)學(xué)生的根底素養(yǎng).這次測(cè)試中發(fā)現(xiàn)自己社會(huì)生活知識(shí)和技能十分薄弱,遇到情景化問題不會(huì)解決.這次測(cè)試大部分與社會(huì)生活有關(guān).我覺得應(yīng)走出課堂,走向社會(huì),積累一些社會(huì)各方面知識(shí)與技能,提升自

6、己的科學(xué)素養(yǎng),不要局限于課堂上的知識(shí).我們要在社會(huì)中學(xué)習(xí),要了解并掌握社會(huì)所需的知識(shí)與技能,并盡可能的靈活運(yùn)用.例2.蒼蠅2006科學(xué)3閱讀下面的內(nèi)容并答復(fù)下列問題：一個(gè)農(nóng)夫在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)用牛耕作.牛棚中的蒼蠅非常多,致使牛的健康受到影響.因此,農(nóng)夫往牛棚里面噴灑了殺蟲劑A,幾乎將所有的蒼蠅都?xì)⑺懒?然而過了一段時(shí)間后,蒼蠅的數(shù)量又多了起來,農(nóng)夫就再次噴灑殺蟲劑.這時(shí),大局部蒼蠅被殺死了.又過了較短的時(shí)間后,蒼蠅的數(shù)量再次增加了,于是農(nóng)夫還噴灑殺蟲劑.這樣重復(fù)了5次.很顯然,殺蟲劑A的滅蠅效果越來越差了.農(nóng)夫注意到一大批殺蟲劑溶液已經(jīng)被制造出來,并用于所有的噴灑滅蟲中.因此,他提出殺蟲劑的藥效可

7、能會(huì)隨時(shí)間而減弱.問題1:簡(jiǎn)要論述如何證實(shí)農(nóng)夫關(guān)于殺蟲劑藥效會(huì)隨著時(shí)間而減弱的觀點(diǎn).問題2:農(nóng)夫認(rèn)為殺蟲劑的藥效會(huì)隨著時(shí)間而減弱.給出兩個(gè)和農(nóng)夫不同的解釋,用來解釋“殺蟲劑A的滅蠅效果越來越差.問題1局部答案：答復(fù)中可應(yīng)用三個(gè)限制變量,即蒼蠅的類型、殺蟲劑使用時(shí)間、蒼蠅是否接觸過殺蟲劑.例如,將新配制的殺蟲劑和原來配制的殺蟲劑,同時(shí)應(yīng)用于兩組類型相同且沒有接觸過這種殺蟲劑的蒼蠅,比擬它們的效果.問題2局部答案：其中一個(gè)解釋是具有抗藥性的蒼蠅能夠生存下來,并把抗藥性遺傳給下一代.另一個(gè)解釋可以是：環(huán)境條件的變化,如溫度或殺蟲劑使用方法的改變等.點(diǎn)評(píng)：本單元通過蒼蠅這個(gè)社會(huì)普遍關(guān)注的問題和農(nóng)夫在牛

8、棚中用殺蟲劑的情景引入問題.問題1所涉及的知識(shí)有生命科學(xué)領(lǐng)域蒼蠅生死、化學(xué)領(lǐng)域殺蟲劑、物理領(lǐng)域殺蟲劑溶液的知識(shí),要求學(xué)生用題目中所給的信息,使用科學(xué)證據(jù)三個(gè)變量進(jìn)行解釋,對(duì)證據(jù)的辯證使用對(duì)學(xué)生的要求較高.問題2涉及到生命科學(xué)領(lǐng)域,如蒼蠅的生理和理化環(huán)境的變化溫度或使用方法,對(duì)學(xué)生識(shí)別水平要求較高.本單元雖然只有兩個(gè)問題,但問題逐漸深化,學(xué)生要根據(jù)題中所提供的信息重新組織語(yǔ)言進(jìn)行分析和說明,這正是科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試可引發(fā)學(xué)生思考的魅力所在.三、PISA對(duì)同情景的多元設(shè)問滲透了哲學(xué)思想愛因斯坦認(rèn)為：“如果把哲學(xué)理解為在最普遍和最廣泛的形式中對(duì)知識(shí)的追求,那么,哲學(xué)顯然就可以被認(rèn)為是全部科學(xué)之母.4哲學(xué)思

9、考要講究邏輯性、系統(tǒng)性、清楚性等等,并且要能夠?qū)χ匾恼軐W(xué)問題作出答復(fù).在PISA測(cè)試的許多題目中都滲透了哲學(xué)思考的元素,試題往往通過一系列實(shí)事、圖像、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、虛擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,讓學(xué)生對(duì)同一實(shí)事的不同結(jié)論或相反結(jié)論尋找支持的依據(jù).這種辯證的批判性的思考方式對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神是一種有益的嘗試.5例3,催化式排氣凈化器2006科學(xué)6為了降低汽車排放的尾氣對(duì)人類和環(huán)境的危害,現(xiàn)代的大部分汽車都安裝了催化式排氣凈化器.大約90%勺有害氣體可以通過催化式排氣凈化器轉(zhuǎn)化為危害較輕的氣體而排出.圖中列舉的是凈化器轉(zhuǎn)化前后的幾種氣體.問題1:根據(jù)上圖所提供的信息,列舉一個(gè)例子,說說催化式排氣凈化器是如何降低汽車

10、尾氣危害的.參考答案：如,一氧化碳或者氮氧化合物被轉(zhuǎn)化為其它化合物；一氧化碳被轉(zhuǎn)化為二氧化碳；一氧化氮和二氧化氮被轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓凰延泻怏w轉(zhuǎn)化為無害氣體,如CO轉(zhuǎn)化為CO290%二氧化碳、氮?dú)獗纫谎趸己偷趸衔锏奈：π缘停坏鹊?點(diǎn)評(píng)：此題考查應(yīng)用科學(xué)知識(shí)識(shí)別問題、獲取新知識(shí)、科學(xué)解釋現(xiàn)象的水平.學(xué)生需從圖中給定進(jìn)出氣體的實(shí)線與虛線中檢索,確定問題的特點(diǎn)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)拿枋?可從圖中尋找多元的答案,除參考答案,還有其他組合形式的答案能得總分值.學(xué)生解答完此題對(duì)分析問題和解決問題的方法會(huì)有新的熟悉.問題2:氣體在催化式排氣凈化器里面發(fā)生了變化.請(qǐng)解釋氣體原子和分子在里面發(fā)生了哪些變化.參考答案：能運(yùn)

11、用“分子發(fā)生分裂,原子重新組合形成新的分子“原子重新排列形成新的分子這兩個(gè)內(nèi)容,來表達(dá)氣體原子發(fā)生重新排列而形成不同分子這一本質(zhì)觀點(diǎn).點(diǎn)評(píng)：本問需要考生確認(rèn)圖中結(jié)論所隱含的原因并做出假設(shè).根據(jù)學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)的情況,答案是多元的,其中涉及到原子重新排列的得總分值,有重新組合觀點(diǎn)的局部得分.這種推測(cè)生活現(xiàn)象背后隱含的科學(xué)原理,是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)最常用的方法,只有善于思考才能真正到達(dá)提升科學(xué)素養(yǎng)的目的.問題3:調(diào)查催化式排氣凈化器排出的氣體.為了使汽車尾氣的危害性更小,研究催化式排氣凈化器的工程師和科學(xué)家們還要注意哪個(gè)問題.參考答案：以減少危害氣體進(jìn)入大氣為目的的合理的答復(fù).例如：并不是所有的一氧

12、化碳都轉(zhuǎn)化成了二氧化碳；氮氧化合物轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾姆错懖皇呛芡耆惶嵘谎趸嫁D(zhuǎn)化為二氧化碳、氮氧化合物轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾谋壤划a(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w應(yīng)該收集起來,而不是直接排到大氣中,等等.以下答案不得分：應(yīng)該使更多的有毒氣體轉(zhuǎn)化為危害性小的氣體注：至少要提到一種有毒汽車尾氣；他們應(yīng)該嘗試使更少的氣體排出；他們應(yīng)該尋找一種使有毒的汽車尾氣得到重新使用的方法；他們應(yīng)該嘗試制造一種使用其它液體燃料的交通工具.四、PISA機(jī)考測(cè)試有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升PISA機(jī)考中對(duì)問題情景的設(shè)置和實(shí)驗(yàn)問題的處理有著紙質(zhì)測(cè)試不可替代的特殊地位.如在考查某種動(dòng)物與環(huán)境關(guān)系類的問題時(shí),命題者通過軟件設(shè)計(jì)某種動(dòng)物在幾個(gè)時(shí)間段數(shù)量的變化情況與各類植物變化關(guān)系的虛擬實(shí)驗(yàn).學(xué)生通過鼠標(biāo)或鍵盤操作,調(diào)控相關(guān)的變量,可得出實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和變化情況.這些數(shù)據(jù)可在計(jì)算機(jī)設(shè)置的表格中自動(dòng)生成.然后學(xué)生在表中尋找有利于題設(shè)結(jié)論的問題,尋找相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷并得出結(jié)論,根據(jù)分析生成折線圖、柱狀圖.學(xué)生還可根據(jù)題設(shè)條件進(jìn)行限制變量的實(shí)驗(yàn),列出新的表格、重新進(jìn)行數(shù)據(jù)分析或進(jìn)行邏輯推斷,然后通過語(yǔ)言進(jìn)行表達(dá).以下為機(jī)考有關(guān)實(shí)驗(yàn)流程圖：總之,PISA作為世界上對(duì)教育有較大影響的評(píng)價(jià)系統(tǒng),其評(píng)價(jià)理念和